Specific features of detonations in polydisperse gas suspensions of aluminum particles in oxygen are studied on the base of numerical simulations of one- and two-dimensional unsteady flow. The properties of non-ideal detonations of bi-dispersed mixtures are determined: existence of an internal frozen-equilibrium sonic point bounding the stationary part of the structure, double ρ-layers, stability of the detonation waves coupling with rarefaction waves, dependence of the initiation criteria on the fractional content (small addition of fine particles provides sufficient decrease in initiation energy). An influence of the fractional composition on characteristics of cellular detonations in polydisperse mixtures is analyzed. A possibility of degeneration of cellular detonations and stable propagation of planar detonation waves in mixtures with large dispersion in distribution of particles over their sizes is revealed. The results of numerical simulations are confirmed by comparison with experimental data and results of acoustic analysis of the detonation structures presented.
Численно и аналитически изучены особенности детонации полидисперсных взвесей частиц алюминия в кислороде в одномерных и двумерных нестационарных течениях. Определены свойства неидеальной детонации бидисперсных взвесей: наличие в структуре ЗНД внутренней равновесно-замороженной звуковой точки, ограничивающей стационарную часть структуры, и двойного р-слоя; устойчивость сопряжения детонационных волн с волнами разрежения, зависимость критериев инициирования от фракционного состава (малая добавка мелких частиц позволяет существенно уменьшить порог инициирования). Проанализировано влияние фракционного состава на характер ячеистой детонации в полидисперсных взвесях. Показана возможность вырождения ячеистой и устойчивого распространения плоской детонации в смесях с большим разбросом частиц по размерам. Результаты численного моделирования подтверждаются сравнениями с данными экспериментов и результатами представленного акустического анализа детонационных структур.